專利名稱：具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種應用于交流電壓供電系統(tǒng)，對短路故障電流及其上升率 進行限制的裝置，屬于交流柔性輸電技術的技術領域。
背景技術：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模和容量的不斷擴大，短路電流的水平快速增加，當短路 電流水平超過斷路器的斷開容量時，短路故障可能造成主要電力設備如變壓器、 高壓開關設備、電力電纜等的嚴重損壞，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)的癱 瘓。短路故障限流器在檢測到短路故障發(fā)生后，通過快速改變故障線路的阻抗 參數(shù)，將短路電流限制在允許的水平，以保護電力設備，已經(jīng)成為柔性交流輸 電系統(tǒng)的關鍵元件之一。
附圖1中的虛線部分為一種具有單個自關斷器件的橋式短路限流器，圖中，
Ll為直流電感，L2為旁路電感，Dl-D4等組成了一個不控整流橋，Tl為自關斷 開關器件，D5為續(xù)流二極管。在系統(tǒng)正常的情況下，控制Tl導通，完成Ll充 磁之后，在穩(wěn)態(tài)情況下，忽略D1-D5、 T1及L1的功率損耗，限流器兩端無壓降。 當短路故障發(fā)生后，經(jīng)過Tl和Ll的電流會快速上升，當該電流大于某一設定 值之后，控制關斷Tl, L1電流經(jīng)過D5續(xù)流，橋路和L1退出系統(tǒng)，短路電流受 到L2的限制。
由于橋路和直流電感只在短路故障初期，限制短路電流上升速度，在短路 故障被檢測到之后，退出系統(tǒng)，不參與限制穩(wěn)態(tài)短路電流，因而利用率較低。 另外，有研究表明，如果限流器中含有阻性元件，則可以吸收短路故障引起的 暫態(tài)分量，阻尼振蕩，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。為此，提出一種具有可調(diào)阻抗 的橋式短路故障限流器，不但提供可調(diào)的阻性限流成分，提高電力系統(tǒng)的可靠 性，而且保證橋路和L1能夠同L2—起承擔穩(wěn)態(tài)的短路電流，提高橋路和L1的利用率，減小旁路電感L2的電流應力，降低限流器成本。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，在可控開關兩端并聯(lián)電 阻，在短路故障發(fā)生后，以一定頻率和占空比的方波信號來控制開關管，進而 控制可調(diào)阻抗的等效阻值，不但使橋路和L1參與限制短路電流的穩(wěn)態(tài)值，從而 提高橋路和Ll的利用率，減小旁路電感L2、 L3、 L4的電流定額，降低整個限 流器的成本，還能夠為系統(tǒng)提供可以調(diào)節(jié)的電阻負載特性，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
本實用新型具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器，由旁路電感L2、 二極管組成 的不控整流橋、直流電感L1、可控開關T1、電阻R組成；旁路電感并聯(lián)在橋路 交流端；可控開關Tl和電阻R并聯(lián)組成可控電阻，和直流電感Ll串聯(lián)后，接 在橋路的直流側。在電力系統(tǒng)正常的情況下，控制T1處于常通狀態(tài)，電阻R被 短路，由于電感L1承受直流電壓，其兩端電壓接近于零，并聯(lián)電感兩端電壓也 接近零，限流器呈現(xiàn)零阻抗狀態(tài)。在短路故障發(fā)生并被檢測到之后，立即用一 定頻率和占空比的方波信號去控制開關管Tl, Tl和R組成的可調(diào)阻抗和直流電 感L1串聯(lián)后，和橋路一起呈現(xiàn)出一個等效阻感負載，與旁路電感并聯(lián)后，串入 交流供電系統(tǒng)，以限制短路電流的穩(wěn)態(tài)值。由于橋路和直流電感Ll、可控開關 Tl、電阻R組成的等效阻感負載承擔了穩(wěn)態(tài)短路電流的一部分，因而可以減小 旁路電感的電流定額，從而降低限流器成本。
本實用新型具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器，包括旁路電感L2、 二極管組 成的不控整流橋、直流電感L1、可控開關T1、電阻R;其中，整流橋中二極管 Dl、 D2的公共陰極、自關斷開關管Tl的集電極(或漏極)、電阻R的一端接在 一起；自關斷開關管Tl的發(fā)射極(或源極)、電阻R的另一端和直流電抗器L1 的一端接在一起；直流電抗器L1的另一端與整流橋中二極管D3、 D4的公共陽 極接在一起；旁路電抗器L2的一端和二極管D3的陰極、二極管D1的陽極接在 一起，為限流器的一個出線端子；旁路電抗器L2的另一端和二極管D4的陰極、二極管D2的陽極接在一起，為限流器的另一個出線端子。使用時，該限流器通 過兩個出線端子串聯(lián)接在電源和負載之間。
該限流器還可以釆用下述結構，用于三相不接地系統(tǒng)。本實用新型具有可
調(diào)阻抗的短路故障限流器，由二極管D1 D6組成的二極管整流橋、自關斷開關 管T1、電阻R、直流電抗器L1、旁路電抗器L2 L4等構成；其中，二極管Dl、 D2、 D3的陰極、自關斷開關管Tl的集電極(或漏極)和電阻R的一端接在一起； 自關斷開關管Tl的發(fā)射極(或源極)、電阻R的另一端和直流電抗器L1的一端 接在一起；D4、 D5、 D6的陽極和直流電抗器L1的另一端接在一起；旁路電抗器 L2的一端、二極管D1的陽極、二極管D4的陰極接在一起，構成限流器a相的 出線端子；旁路電抗器L3的一端、二極管D2的陽極、二極管D5的陰極接在一 起，構成限流器b相的出線端子；旁路電抗器L4的一端、二極管D3的陽極、 二極管D6的陰極接在一起，構成限流器c相的出線端子；旁路電抗器L2、 L3、 L4的另一端接在一起。使用時，限流器的a、 b、 c相出線端子分別和三相電源 的a、 b、 c相的參考端接在一起，構成正常運行情況下三相電源的等效中性點。
電抗器L1可以為超導型的，也可以為常規(guī)型的。根據(jù)經(jīng)濟性要求，L2、 L3、 L4最好釆用常規(guī)型的電感。
本實用新型應用于交流電壓供電系統(tǒng)，使得整流橋路和直流電抗器L1既能 限制短路故障初期的短路電流上升率，也能限制短路故障發(fā)生后短路電流的穩(wěn) 態(tài)值，能夠減小旁路電感L2、 L3、 L4的電流定額，降低整個限流器的成本，而 且，通過調(diào)節(jié)自關斷開關管T1驅(qū)動信號的頻率和占空比，還可以調(diào)整限流器在 短路限流期間所提供的阻性含量，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1為現(xiàn)有技術的限流器電路圖2為本實用新型具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器的主電路原理圖(單相 結構);圖3為本實用新型具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器的主電路原理圖(用于
不接地系統(tǒng)的三相結構)；
具體實施方式
以下參照附圖和實施例對本本實用新型作進 一 步詳細說明。
實施例1、如圖2所示，由旁路電感L2、 二極管組成的不控整流橋、直流 電感L1、可控開關T1、電阻R組成。旁路電感并聯(lián)在橋路交流端；可控開關T1 和電阻R并聯(lián)組成可控電阻，和直流電感L1串聯(lián)后，接在橋路的直流側。在電 力系統(tǒng)正常的情況下，控制T1處于常通狀態(tài)，電阻R被短路，由于電感L1承 受直流電壓，其兩端電壓接近于零，并聯(lián)電感兩端電壓也接近零，限流器呈現(xiàn) 零阻抗狀態(tài)。在短路故障發(fā)生并被檢測到之后，立即用一定頻率和占空比的方 波信號去控制開關管Tl， Tl和R組成的可調(diào)阻抗和直流電感Ll串聯(lián)后，和橋 路一起呈現(xiàn)出一個等效阻感負載，與旁路電感并聯(lián)后，串入交流供電系統(tǒng)，以 限制短路電流的穩(wěn)態(tài)值。由于橋路和直流電感U、可控開關T1、電阻R組成的 等效阻感負載承擔了穩(wěn)態(tài)短路電流的一部分，因而可以減小旁路電感的電流定 額，從而降低限流器成本。釆用一定頻率和占空比的信號控制開關管Tl,可以 改變等效的電阻值，從而實現(xiàn)短路限流時的可調(diào)阻抗。
實施例2、如圖3所示，用于三相不接地系統(tǒng)。本實用新型具有可調(diào)阻抗的 短路故障限流器，由二極管Dl-D6組成的二極管整流橋、自關斷開關管T1、電 阻R、直流電抗器L1、旁路電抗器L2 L4等構成。其中，二極管Dl、 D2、 D3 的陰極、自關斷開關管Tl的集電極(或漏極)和電阻R的一端接在一起；自關 斷開關管T1的發(fā)射極(或源極)、電阻R的另一端和直流電抗器L1的一端接在 一起；D4、 D5、 D6的陽極和直流電抗器L1的另一端接在一起；旁路電抗器L2 的一端、二極管Dl的陽極、二極管D4的陰極接在一起，構成限流器a相的出 線端子；旁路電抗器L3的一端、二極管D2的陽極、二極管D5的陰極接在一起, 構成限流器b相的出線端子；旁路電抗器L4的一端、二極管D3的陽極、二極管D6的陰極接在一起，構成限流器c相的出線端子；旁路電抗器L2、 L3、 L4 的另一端接在一起。使用時，限流器的a、 b、 c相出線端子分別和三相電源的a、 b、 c相的參考端接在一起，構成正常運行情況下三相電源的等效中性點。通過 改變T1管控制信號的頻率和占空比，可以調(diào)節(jié)短路故障下的限流阻抗的大小。
權利要求1、一種具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器，由旁路電感L2、二極管組成的不控整流橋、直流電感L1、可控開關T1、電阻R組成；其特征是整流橋中二極管D1、D2的公共陰極、自關斷開關管T1的集電極或漏極、電阻R的一端接在一起；自關斷開關管T1的發(fā)射極或源極、電阻R的另一端和直流電抗器L1的一端接在一起；直流電抗器L1的另一端與整流橋中二極管D3、D4的公共陽極接在一起；旁路電抗器L2的一端和二極管D3的陰極、二極管D1的陽極接在一起，為限流器的一個出線端子；旁路電抗器L2的另一端和二極管D4的陰極、二極管D2的陽極接在一起，為限流器的另一個出線端子。
2、 一種具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器，由二極管D1 D6組成的二極管 整流橋、自關斷開關管Tl、電阻R、直流電抗器L1、旁路電抗器L2 L4等構成； 其特征在于二極管Dl、 D2、 D3的陰極、自關斷開關管Tl的集電極或漏極和 電阻R的一端接在一起；自關斷開關管Tl的發(fā)射極或源極、電阻R的另一端和 直流電抗器L1的一端接在一起；D4、 D5、 D6的陽極和直流電抗器Ll的另 一端 接在一起；旁路電抗器L2的一端、二極管D1的陽極、二極管D4的陰極接在一 起，構成限流器a相的出線端子；旁路電抗器L3的一端、二極管D2的陽極、 二極管D5的陰極接在一起，構成限流器b相的出線端子；旁路電抗器L4的一 端、二極管D3的陽極、二極管D6的陰極接在一起，構成限流器c相的出線端 子；旁路電抗器L2、 L3、 L4的另一端接在一起。
專利摘要本實用新型公開了一種具有可調(diào)阻抗的短路故障限流器，由旁路電感L2、二極管組成的不控整流橋、直流電感L1、可控開關T1、電阻R組成；旁路電感并聯(lián)在橋路交流端；可控開關T1和電阻R并聯(lián)組成可控電阻，和直流電感L1串聯(lián)后，接在橋路的直流側。本實用新型應用于交流電壓供電系統(tǒng)，使得整流橋路和直流電抗器L1既能限制短路故障初期的短路電流上升率，也能限制短路故障發(fā)生后短路電流的穩(wěn)態(tài)值，能夠減小旁路電感L2、L3、L4的電流定額，降低整個限流器的成本，而且，通過調(diào)節(jié)自關斷開關管T1驅(qū)動信號的頻率和占空比，還可以調(diào)整限流器在短路限流期間所提供的阻性含量，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號H02H9/02GK201142562SQ20072013098
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權日2007年12月14日
發(fā)明者張艷莉, 費萬民, 都小利 申請人:南京師范大學